Je sexuálny motivačný stav spojený s uvoľňovaním dopamínu v mediálnej preoptickej oblasti? (2011)

úvod

Predpokladá sa, že mediálna preoptická oblasť (mPOA) zameriava motiváciu samca na sexuálne relevantné podnety, koordinuje genitálne reflexy potrebné pre erekciu a ejakuláciu a posilňuje motorické vzorce kopulácie typické pre samcov ( Hull a kol., 1999 ). Predovšetkým na základe farmakologických zistení sa zdá, že katecholamínový neurotransmiter dopamín (DA) uľahčuje sexuálne správanie samcov u potkanov a iných cicavcov čiastočne prostredníctvom svojho pôsobenia v mPOA (prehľad pozri Hull a kol., 2006 ). Napríklad u potkanov mikroinjekcie DA agonistov do mPOA uľahčujú sexuálne správanie ( Hull a kol., 1986 ; Pehek a kol., 1988 ; Pehek a kol., 1989 ; Scaletta a Hull, 1990 ; Markowski a kol., 1994 ), zatiaľ čo mikroinjekcie DA antagonistov zhoršujú kopuláciu, genitálne reflexy a sexuálnu motiváciu ( Pehek a kol., 1988 ; Warner a kol., 1991 ). Či DA súvisí špecificky s výskytom mužského sexuálneho správania, bolo však nedávno spochybnené ( Paredes a Ågmo, 2004 ). Títo autori tvrdia, že DA je dôležitá pre motorické správanie alebo celkové vzrušenie, ale nie špecificky súvisí s kontrolou mužského sexuálneho správania ( Paredes a Ågmo, 2004 ).

Jeden kritický argument v prospech zapojenia DA do kontroly sexuálneho správania poskytuje hodnotenie uvoľňovania DA počas sexuálnych interakcií. U potkanov sa preukázalo, že prítomnosť samice v ruji zvyšuje extracelulárnu DA v mPOA ( Hull a kol., 1995 ), merané in vivo mikrodialýzou s následnou HPLC s elektrochemickou detekciou (HPLC-EC). Samce, ktoré vykazovali výrazné predkopulačné zvýšenie DA v mPOA, kopulovali so samicami, ale bez tohto zvýšenia DA sa kopulovali ( Hull a kol., 1995 ). Tieto údaje teda podporujú hypotézu, že zvýšenie DA v mPOA je špecificky spojené s výskytom sexuálneho správania u samcov.

Výskumy uvoľňovania DA vo vzťahu k mužskému sexuálnemu správaniu v mPOA boli obmedzené na hlodavce. Prepelice sú už viac ako 30 rokov cenným zdrojom informácií o bunkovej podstate androgénnych metabolitov aktivujúcich typické mužské sexuálne správanie a tiež sa ukázali ako užitočný model dopaminergnej regulácie mužského sexuálneho správania (prehľady pozri Balthazart a Ball, 1998 ; Absil a kol., 2001 ; Balthazart a kol., 2002 ). Prepelice vykazujú robustné mužské sexuálne správanie, ale v porovnaní s potkanmi vykazujú rýchlejšiu časovú sekvenciu. Dôležité je, že im chýba intromitentný orgán, takže topografia sexuálneho správania sa značne líši od cicavcov. Keďže prepelice nevykazujú erekciu, detekciu zmeny v uvoľňovaní DA v mPOA nemožno pripísať výlučne zmene vzrušenia, ktorá by mohla uľahčiť erekciu penisu, ale takéto zmeny možno ľahšie spojiť so sexuálnou motiváciou a výkonom. Preto sú štúdie s použitím prepelíc dôležité pre lepšie pochopenie úlohy uvoľňovania DA v mPOA pri kontrole mužského sexuálneho správania. Súčasná správa je prvým hláseným prípadom skúmajúcim, či hladiny DA, merané in vivo mikrodialýzou v mPOA u prepelíc, ​​súvisia s prejavmi sexuálneho správania.

Materiály a metódy

výsledky

Príklad chromatogramu reprezentatívneho vtáka je znázornený na obrázku 1. Analýza percentuálnej zmeny od východiskovej hodnoty v rámci subjektov ukázala významný vplyv prítomnosti samice (F2,16 ₌ 4.224, p = 0.034; obrázok 2A,B ). Post-hoc analýzy ukázali, že táto zmena bola významne vyššia u vzoriek SAMÍC v porovnaní s východiskovou hodnotou. Ďalej, hoci všetky subjekty kopulovali v predbežných testoch po operácii, nie všetky subjekty kopulovali v prostredí mikrodialýzy (šesť prepelíc kopulovalo [Kopulátory], zatiaľ čo štyri nie [Nekopulátory]), čo umožnilo porovnať vplyv kopulácie (medzi premennými) na koncentráciu DA v preoptickej oblasti. Táto analýza odhalila hlavný vplyv kopulácie (F1,8 ₌ 6.153, p = 0.038) a interakciu prítomnosti samice a kopulácie (F2,16 ₌ 3.802, p = 0.045), takže k významnému nárastu DA došlo iba u prepelíc, ​​ktoré kopulovali. Rozsahy frekvencií CCM v každej zo šiestich vzoriek SAMÍC sú: F1: 0-3, F2: 0-1, F3: 0, F4: 0-1, F5: 0-3, F6: 0. Hoci žiadny z vtákov nekopuloval vo vzorkách F3 alebo F6, je zaujímavé poznamenať, že na obrázku 2A zostávajú hladiny DA z týchto vzoriek vysoké u „kopulátorov“. Okrem toho, spomedzi šiestich samcov, ktorí kopulovali, štyri vtáky poskytli vzorky COP aj NO COP (popis pozri v časti Metódy). Analýza percentuálnych zmien od východiskovej hodnoty u týchto vtákov neodhalila žiadnu zmenu (t=0.064, p =0.953) počas období kopulácie v porovnaní s obdobiami, keď ku kopulácii nedošlo ( obrázok 2C ).

  

Obrázok 1

Porovnanie chromatogramov získaných od reprezentatívneho zvieraťa počas základnej línie (BL) v prítomnosti samice (FEMALE) a po odstránení samice (POST) so štandardom (DA Standard).

  

Obrázok 2

Extracelulárna DA v mPOA sa mení v prítomnosti samice (FEMALE). A, B, Priemerná zmena v mPOA DA počas základnej línie (BL), FEMALE a po odstránení samice (POST); Copulátory n = 6, nekopulátory n = 4. C, Priemerná zmena v mPOA DA počas COP a (viac ...)

Nakoniec sa zistilo, že dve zvieratá majú umiestnenie kanyly mimo mPOA a boli teda odstránené z analýzy. Je zaujímavé, že údaje z týchto dvoch vtákov nevykazovali žiadnu zmenu v uvoľňovaní DA z východiskovej hodnoty, čo naznačuje regionálnu špecifickosť DA odpovede.

Diskusia

Táto štúdia predstavuje prvý pokus o vykonanie in vivo mikrodialýzy v mPOA, ktorá skúma extracelulárne uvoľňovanie DA počas sexuálneho správania samcov u akéhokoľvek druhu okrem hlodavcov. Našou prvou výzvou bolo určiť vhodný prietok na vykonanie týchto experimentov. Použitím prietoku 0.5 μl/min odoberaného v šesťminútových intervaloch sme zistili zvýšenie hladín DA v mPOA samcov prepelice v prítomnosti samice, ktoré sa potom po odstránení samice znížili späť na východiskovú hodnotu ( obrázok 2A ). Toto významné zvýšenie DA sa vyskytlo iba u prepelíc, ​​ktoré sa párili ( obrázok 2B ). Okrem toho u vtákov, ktoré sa párili, sa nezistila žiadna zmena medzi obdobiami odberu vzoriek, počas ktorých sa párili alebo nepárili ( obrázok 2C ). Preto v prítomnosti samice pretrváva zvýšená koncentrácia DA bez ohľadu na behaviorálnu reakciu samca. To naznačuje, že konzumačné správanie samo o sebe nemoduluje uvoľňovanie DA v mPOA; skôr ide o prítomnosť samice iba vtedy, ak je samec motivovaný a schopný páriť sa. Konkrétne, všetky vtáky boli vystavené samici, ale iba samce, ktoré sa nakoniec zapojili do kopulácie, vykazovali významný nárast DA. Preto nestačí, aby samec videl samicu, ale skôr to, či na ňu nakoniec zareaguje, koreluje s touto DA odpoveďou v mPOA. Tieto údaje sú v súlade so záverom, že uvoľňovanie DA v mPOA je špecificky spojené so sexuálnou motiváciou. Rovnako ako u hlodavcov, aj mPOA u prepelíc je obojsmerne prepojená s mnohými oblasťami mozgu, prijíma vstupy z rôznych senzorických a regulačných oblastí a posiela výstupy do „neurovegetatívnych“ centier a do oblastí mozgu priamo spojených s motorickými dráhami ( Panzica a kol., 1996 ; Simerly a Swanson, 1986 ; Simerly a Swanson, 1988 ). Tieto prepojenia podporujú jeho úlohu ako integračného centra pre koordináciu sexuálnej motivácie s jej vhodným behaviorálnym výstupom.

Rovnako ako v prípade potkanov, tieto údaje naznačujú, že k zvýšeniu DA v mPOA dochádza v prítomnosti samice iba vtedy, ak sa samec úspešne kopuluje ( Hull a kol., 1995 ). Podobne ako u potkanov, odstránenie samice vedie k rýchlemu poklesu uvoľňovania DA. V štúdii Hulla a kol. (1995) bolo možné rozlíšiť kopulujúcich a nekopulujúcich samcov na základe ich predkopulačných hladín DA. Predkopulačné hladiny boli zbierané v prítomnosti samice, kde ju samec mohol vidieť, počuť a ​​cítiť, ale nemohol s ňou fyzicky interagovať. Ak samec vykazoval zvýšenie DA v mPOA v reakcii na samicu, bol schopný pokračovať v kopulácii. Ak vykazoval toto predkopulačné zvýšenie, nezapojil sa do kopulácie. V našej súčasnej štúdii sme nezískali podobné predkopulačné meranie. Pozorovali sme však 6-minútové vzorkovacie intervaly u kopulujúcich samcov, keď boli samec a samica spolu, ale nezapojili sa do kopulácie. Nezistili sme žiadne rozdiely v uvoľňovaní DA počas období, keď sa samec prepelice pári a v prítomnosti samice, v porovnaní s obdobím, keď je samica stále prítomná, ale samec sa pári.

Okrem predpokladaného pôsobenia na sexuálnu motiváciu sa zdá, že niektoré pôsobenia DA v mPOA potkanov priamo súvisia s uľahčením erekcie penisu (prehľad pozri Hull a kol., 2006 ). Dominguez a Hull (2005) predpokladali, že v dôsledku sexuálne vzrušujúceho stimulu a/alebo sexuálnej aktivity u potkanov je mechanizmus nízkoprahovej extracelulárnej DA v mPOA sprostredkovaný D2 receptormi, ktoré deinhibujú tonickú brzdu genitálnych reflexov. Mechanizmus so stredným prahom aktivuje D1 receptory a uľahčuje erekciu penisu, zatiaľ čo mechanizmus s vysokým prahom, aktivovaný stimuláciou D2 receptorov, uľahčuje vylučovanie semena a inhibuje erekciu. Ďalej sa predpokladá, že tieto mechanizmy môžu byť aktivované postupne zvyšujúcimi sa hladinami uvoľňovania DA alebo dlhším trvaním pôsobenia DA v mPOA ( Dominguez a Hull, 2005 ). Keďže prepelice nemajú intromitentný orgán, ale stále vykazujú robustný vzorec sexuálnej motivácie, sú užitočným modelom na štúdium rôznych zložiek sexuálneho správania. U tohto druhu k prenosu gamét dochádza tak, že samec nasadne na samicu a priblíži sa svojou kloakou k jej, ale nevyžaduje si typickú neuromuskulárnu kontrolu pre samcov, ako je to v prípade cicavcov ( Seiwert a Adkins-Regan, 1998 ). V predloženom experimente sa hladiny DA zvyšujú u samcov, ktorí kopulujú, ale na rozdiel od hlodavcov, prepelice nepotrebujú erekciu na úspešné vykonanie behaviorálnej sekvencie. K zvýšeniu DA teda dochádza bez potreby erekcie, čo ďalej podporuje úlohu DA v kontrole sexuálneho správania samcov, a nie len erekcie a ejakulácie.

Podobne ako v prípade potkanov, aj u prepelíc sa po systémových injekciách agonistov a antagonistov podobných D1 alebo D2 pozorovala špecifická aktivácia alebo inhibícia samčieho sexuálneho správania ( Balthazart a kol., 1997 ; Castagna a kol., 1997 ). U prepelíc a potkanov teda môže DA inhibovať aj uľahčovať samčie sexuálne správanie. Vzhľadom na rozdiely v topografii typického samčieho sexuálneho správania u potkanov a prepelíc, ​​zatiaľ čo uvoľňovanie DA v mPOA prebieha v prítomnosti samice u oboch druhov, funkčné dôsledky zmien DA sa môžu medzi druhmi líšiť. Napríklad u potkanov sa predpokladá, že DA v mPOA zohráva úlohu pri kontrole erekcií a ejakulácie, ako aj pri sexuálnej motivácii. U samcov prepelíc, ​​ktoré sa zapoja do kopulácie, sme pozorovali vzorec uvoľňovania DA z mPOA v prítomnosti samice podobný tomu, ktorý sa pozoroval u potkanov. Najmä v tejto súčasnej štúdii sme porovnávali hladiny DA u samcov prepelíc, ​​ktoré boli v prítomnosti samice a buď sa zapojili do kopulačného správania, alebo sa ho nezúčastnili. Novým zistením našej štúdie je, že u vtákov, ktoré buď kopulovali, alebo sa nakoniec kopulovali, bola hladina DA vysoká v prítomnosti samice, a to aj počas období odberu vzoriek, keď sa nekopulovali. Inými slovami, títo „kopulátori“ vždy vykazujú vysoké hladiny mPOA DA v prítomnosti samice, aj keď sa v skutočnosti nezapájali do kopulačného správania. „Nekopulátori“ na druhej strane nikdy nekopulovali a nikdy nevykazovali zvýšenie mPOA DA v prítomnosti samice, podobné tomu, čo bolo hlásené u potkanov ( Hull a kol., 1995 ). Tieto zistenia podporujú úlohu uvoľňovania DA pri kontrole sexuálnej motivácie u prepelíc. Vzhľadom na absenciu penisu u prepelíc je pravdepodobné, že ich prejavy kopulačného správania sú ovplyvnené hmatovými stimulmi z genitálnej oblasti spôsobom, ktorý je dosť odlišný od toho, čo sa pozoruje u cicavcov ( Balthazart a Ball, 1998 ).

Stručne povedané, výsledky súčasného experimentu naznačujú, že konzumačné správanie samo o sebe nemoduluje uvoľňovanie DA v mPOA. Skôr, keď je samec motivovaný a schopný kopulovať, zdá sa, že prítomnosť samice koreluje so zvýšením hladín DA. Konkrétne sme pozorovali zvýšenie DA iba u subjektov, ktoré kopulovali, ale toto nebolo striktne korelované s výkonom správania, čo naznačuje súvislosť s motiváciou. V kritickom prehľade Paredes a Ågmo (2004) spochybnili, či je DA špecificky spojená s kontrolou sexuálneho správania samcov. Argumentujú, že účinky manipulácií s DA na sexuálne fungovanie samcov možno vysvetliť skôr moduláciou všeobecného vzrušenia alebo motorickej funkcie než špecifickou úlohou v sexuálnom správaní. Súčasný experiment však ukazuje, že k zvýšeniu DA dochádza u prepelice, druhu, ktorý nepotrebuje erekciu, čo spája uvoľňovanie DA v mPOA so sexuálnym správaním a nie výlučne s fyzickým vzrušením. Celkovo sú tieto údaje v súlade s predstavou, že DA v mPOA je špecificky spojená so sexuálnou motiváciou.

Poďakovanie

poznámky pod čiarou

Referencie